Глава 18
ПЛАНИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ГМПТ
- Нормирование рейсового времени, регулярности движения и эксплуатационной скорости иа маршрутах ГМПТ
Рейсом (полным рейсом, оборотным рейсом) называют полный цикл движения поезда на маршруте от какого-либо отправления с распорядительной конечной станции (PC) или технической конечной станции (ТС) до следующего за ним отправления с той же станции. Полурейсом называют цикл движения поезда от PC до ТС в одну сторону. Время полного цикла движения по рейсу называют рейсовым временем tр. Рейсовое время складывается из времени движения поездов по маршруту в оба направления 2tд и времени отстоя tpc + tтс на конечных станциях PC и ТС (3.25):
Время движения tд поезда по маршруту непосредственно определяет его скорость сообщения vc, tр рейсовое время tр — эксплуатационную скорость νэ:
(18.1)
где lм —длина маршрута (расстояние между конечными станциями PC и ТС).
Следовательно, рейсовое время tр является одним из основных планово-нормативных показателей, необходимых для планирования движения, так как оно определяет эксплуатационную скорость, а от нее зависит требующееся количество подвижного состава для обслуживания заданных пассажироперевозок. Поэтому нормирование рейсового времени — основа решения всех задач планирования движения ПД. Из (18.1) следует, что нормирование рейсового времени представляет собой в то же время и нормирование эксплуатационной скорости.
И для пассажиров, и для транспортных предприятий выгодно максимальное повышение эксплуатационной скорости. Для первых увеличение ее означает рост скорости сообщения и уменьшение затрат времени в поездах с соответствующим снижением транспортной утомляемости;
для вторых — повышение оборачиваемости подвижного состава и рост пассажирооборота, повышение полезного использования подвижного состава для выполнения транспортной работы и уменьшение его количества, необходимого для освоения заданных пассажироперевозок. Поэтому каждое транспортное предприятие всегда изыскивает все возможности и резервы уменьшения рейсового времени и связанного с ним повышения эксплуатационной скорости.
Основными факторами, определяющими величину эксплуатационной скорости, являются:
1. Ограничения максимальной скорости движения поездов на уличных проездах, определяемые требованиями безопасности движения, планом и профилем маршрута, условиями видимости пути, окружающей застройкой (чем ниже допускаемая максимальная скорость движения поездов, тем ниже и эксплуатационная скорость).
2. Длина перегонов между остановочными пунктами (чем меньше длина перегонов, тем меньше и эксплуатационная скорость).
3. Динамические характеристики подвижного состава — ускорения при пуске и замедления при торможении (чем выше динамические показатели, тем выше и эксплуатационная скорость).
4. Время стоянки поездов на остановочных пунктах для пассажирообмена (чем больше время стоянки, тем ниже эксплуатационная скорость).
5. Мешающее влияние уличного движения, оцениваемое количеством конфликтных точек на 1 км длины маршрута и интенсивностью уличного движения, в том числе пешеходного (чем больше мешающее влияние уличного движения, тем ниже эксплуатационная скорость).
6. Частота движения на маршруте (чем выше частота движения, тем ниже эксплуатационная скорость).
7. Длина маршрута lм (чем длиннее маршрут, тем сравнительно меньше удельный вес времени отстоя поездов на конечных станциях и выше эксплуатационная скорость).
8. Требования к регулярности движения (чем выше требуемая регулярность, тем ниже эксплуатационная скорость).
Определяющее значение для ПД имеет связь эксплуатационной скорости с регулярностью движения.
Регулярное движение — это движение с равными интервалами между поездами tи=const в любой точке транспортной сети или, маршрута. Если при этом устанавливается (нормируется) определенное время прохождения поездов через контрольные точки сети, то движение называют связанным, если не нормируется — свободным. Регулярное движение на маршруте может быть изображено схемой рис. 18.1, а при tи=const.
Примем скорость подхода пассажиров к остановкам постоянной и равной
— количество пассажиров, подходящих к остановке для посадки (рис. 18.1, г). Тогда за время tи на остановках будет накапливаться пассажиров:
Площади треугольников с основанием tи будут изображать собой человеко-минуты ожидания пассажирами очередного поезда:
(18.3)
Вследствие неравномерности подхода пассажиров к остановкам, разного пассажирооборота остановочных пунктов и изменяющейся транспортной ситуации на уличных проездах интервалы между поездами меняются, причем при увеличении интервала растет время ожидания пассажирами очередного поезда и время его стоянки на остановочном пункте для пассажирообмена. Если, например, как показано на рис. 18.1,д, интервал tи увеличится вдвое, то вдвое возрастет и время ожидания пассажирами очередного поезда, и количество запросов на посадку. Чтобы их удовлетворить, поезду придется задержаться на остановке, в результате чего еще больше увеличится отрыв его от идущего впереди поезда. В результате у оторвавшихся поездов нарастает время опоздания и за ними накапливаются другие поезда, образуя пачки, как показано на рис. 18.1,б. Головные поезда в таких пачках переполнены, а хвостовые пустые. Вначале образуется несколько таких пачек, которые затем (если процесс движения не регулировать) сливаются в одну пачку, как показано на рис. 18.1, в. Движение по схеме рис. 18.1, в может быть названо предельно нерегулярным. Практически его не допускают никогда.
Рис. 18.1
Схемы регулярного (а), нерегулярного с образованием пачек поездов (б) и предельно нерегулярного (в) движения поездов на маршруте; накапливания пассажиров на остановочных пунктах при постоянной скорости подхода и регулярном движении с равными интервалами (г) и при увеличении маршрутного интервала (д)
Таким образом, причинами нарушения регулярности движения являются помехи, создаваемые пешеходными и транспортными потоками при работе подвижного состава ГМПТ на улицах общего пользования, задержки у светофоров, а также неравномерный подход пассажиров к остановкам, связанный с колебаниями пассажиропотоков, и переполнение поездов пассажирами при нарушениях регулярности движения.
Если в этих условиях рассчитать движение по критерию минимума рейсового времени, т. е. максимуму ходовой скорости на перегонах без выбега, то при любом сбое движения нерегулярность его будет нарастать и движение поездов по расписанию станет невозможным. Для нагона опозданий при сбоях движения необходимо иметь резерв времени, т. е. увеличивать рейсовое время в ущерб скорости сообщения и эксплуатационной скорости. В кривых движения для этого предусматривают выбег, доля которого оценивается коэффициентом выбега ηв, представляющим собой отношение времени выбега tв ко всему времени движения поезда по перегону — ходовому времени tx [см. (3.15) и рис. 3.4]. Чем больше коэффициент выбега, тем больше возможности нагона опозданий в пределах допустимых скоростей движения, но зато ниже скорость сообщения и эксплуатационная скорость.
Таким образом, задача нормирования рейсового времени и эксплуатационной скорости оказывается тесно связанной с нормированием регулярности движения. Минимизация рейсового времени сводится к минимизации коэффициента выбега по критерию регулярности движения. Чем выше требования регулярности движения, тем больше должен быть коэффициент выбега и ниже эксплуатационная скорость.
Факторы сбоя регулярности движения носят случайный характер. Поэтому задача минимизации рейсового времени может быть решена только методами теории вероятностей и математической статистики.
При регулярном движении поездов время прохождения любой точки маршрута каждым последующим поездом отличается от времени прохождения этой точки предыдущем поездом на величину интервала движения tи. Если время прохождения какой-либо точки маршрута первым поездом t1= t0, где t0 —заданное время по расписанию, то время прохождения этой же точки поездами вторым, третьим и т. д.
где х — отклонения от заданного времени прохождения поездами рассматриваемой точки маршрута (положительные отклонения х называют опозданиями, отрицательные — нагоном).
При движении поездов по расписанию (связанном) регулярность движения нужно было бы оценивать суммой или средней величиной нагонов и опозданий поезда по всем остановочным пунктам маршрута. Практически же фиксацию нагонов и опозданий производят только на конечных станциях и иногда (при интенсивном движении) на промежуточных станциях маршрутов, а регулярность движения оценивают отклонениями движения по времени только через распорядительную станцию. Фиксация нагонов и опозданий на технической и промежуточных станциях имеет целью регулирование движения с тем, чтобы соответствовало расписанию время прохождения поездов через распорядительную станцию.
Регулярный рейс — это рейс, выполненный по расписанию с допускаемыми отклонениями рейсового времени. На маршрутах с нормальным интервалом более 2 мин регулярным считают движение с отклонениями рейсового времени от — 1 до +2 мин; на маршрутах с нормальным интервалом менее 2 мин—движение с отклонениями рейсового времени не более ±1 мин.
Регулярность θ движения на маршруте, в районе движения и на транспортной сети в целом оценивают процентом регулярных рейсов пр по отношению к общему количеству выполненных рейсов п:
(18.4)
Фактически отклонения рейсового времени от номинального, установленного расписанием, подчиняются закону нормального распределения [см. рис. 3.7 и (3.43).
Наибольшую частость (повторяемость) имеют рейсы регулярные и нерегулярные с небольшими отклонениями х. Нерегулярные рейсы с большими отклонениями рейсового времени от заданного расписанием менее вероятны. Если на кривой распределения отметить допускаемые отклонения рейсового времени — хн (нагон) и +хоп (опоздание), то в область допускаемых отклонений, заштрихованную на рис. 3.7, попадает большинство рейсов.
Однако форма кривой распределения отклонений рейсового времени может значительно меняться в разных условиях движения. С ростом мешающих влияний дисперсия (разброс) фактических значений рейсового времени увеличивается, среднее квадратическое отклонение σ (мера дисперсии) возрастает. Сравнивая кривые 1 и 2 (см. рис. 3.7), из которых кривая 1 характерна для распределений с малой дисперсией и кривая 2 — для распределений с большой дисперсией, легко заметить, что количество рейсов, выходящих за область регулярности с ростом дисперсии рейсового времени возрастает.
При наличии статистических данных регулярность движения (количество регулярных рейсов по отношению к общему количеству выполненных) определяется интегралом вероятностей:
(18.5)
Среднее квадратическое отклонение σ кривой распределения рейсового времени является функцией коэффициента выбега ηв, Чем меньше коэффициент выбега, тем в тех же условиях дорожного движения больше σ, кривая распределения больше вытянута по оси х и при тех же величинах ниже коэффициента регулярности.
Таким образом, нормирование рейсового времени может быть произведено методами математической статистики. Однако они весьма трудоемки, так как требуют определения характеристик кривых распределения по достаточно большому количеству наблюдений. В транспортных хозяйствах предпочитают применять методы хронометражного нормирования рейсового времени, которые менее трудоемки, но дают достаточную точность и гарантируют учет всех факторов, влияющих на рейсовое время.
Нормирование рейсового времени проводят для всех периодов суток, отличающихся условиями движения (пассажиропотоком, интенсивностью дорожного движения, освещенностью и т. д.): часов пик, периода спада пассажироперевозок между часами пик и часов дежурного движения (ранних утренних и поздних вечерних часов спада пассажироперевозок). Для каждого рассматриваемого периода хронометрируют 10 рейсов, из них выбирают три с максимальным рейсовым временем и за нормируемое рейсовое время принимают их среднее арифметическое, которое и закладывают в расписание движения. Соответствующую ему эксплуатационную скорость заданного движения определяют по формуле (18.1). Фактическую эксплуатационную скорость исполненного движения вычисляют по отчетным характеристикам — выполненным вагоно-километрам (ВКМ) и вагоно-часам (ВЧ) работы подвижного состава на линии как их отношение: υэ=ВКМ/ВЧ. (18.6)